5G通信技術促進軍用無人機發展探究

孫海波

作為未來戰爭重要形式，戰術級一體化聯合作戰對通信網絡設計有極高要求，強調要通過對相關技術的合理運用，妥善解決組網以及快速接入等問題，以為作戰提供可靠通信網絡支持。鑒于此，5G通信技術開始在軍用無人機中得到了運用。

無人機即無人駕駛飛機，英文簡稱UAV，是運用自備程序與無線電遙控設備實施控制的不載人飛機設備。有部分無人機會在車載計算機間歇性或完全性支持下，自主展開操作，整體操作較為智能。經過多年努力，無人機技術得到了飛躍性發展，已經被廣泛運用到了軍事、地質探勘等領域，應用價值極為突出。為更好地對軍用無人機相關內容展開探討，在此將先對無人機產業基本情況展開分析。

一、無人機產業基本情況

1917年，無人機首次試飛成功，并開始在軍事領域得到應用。發展到上世紀90年代，設備開始在民用領域中得到運用，大量無人機民企公司開始出現，對無人機行業發展形成了有效推動。就產業類型而言，無人機產業鏈主要可以分為保障輔助、硬件制造以及應用服務三個部分，其中硬件制造是無人機研發生產關鍵環節，涵蓋控制系統、技術方案以及機體制造等內容，產業發展較為成熟，在無人機市場中占有絕對份額。

我國無人機市場成長態勢極為喜人，在全球市場中有著不可忽視的地位。預計在2025年，我國民用無人機市場產值將超過1800億人民幣，相關技術研發與發展也會更加成熟，會為無人機研發與應用提供可靠保障，這對于民用無人機、軍用無人機發展而言，是極為有利的。而5G技術的應用，會進一步推動無人機發展，會為無人機應用創造出更加理想的通信網絡條件。

二、5G無人機關鍵技術

（一）大寬帶視頻傳輸技術

多數類型無人機配備分辨率都需達到4K-8K，對攝像頭清晰度要求較高，或按照需要，會從空中拍攝全景視頻或高清視頻。所拍攝內容需要實時傳輸到服務器端，以供操作人員獲得數據信息，展開后續一系列操作。而這些需求均需要100M以上通信網絡，才可滿足實時傳輸要求。在運用5G技術之后，可通過對高階調制、大寬帶載波以及大規模天線陣列等技術的運用，達到控制信號干擾、提升頻譜效率的目標，能夠有效提高單個用戶空口數據傳輸帶寬，而以用戶為基礎展開的無邊界網絡架構，也會在核心網端為設備使用提供高效率數據傳輸服務，會為無人機應用與數據信息采集提供可靠技術保障。

（二）控制信號傳輸技術

無人機設備控制系統對端到端信號傳輸時延有著極為嚴格的要求，為保證無人機操作準確性，需要通過對控制系統的運用，保證無人機操作實時控制響應效果，應保證信號傳輸時延時間可以被控制在20ms以下。在5G新空口技術復制下，控制系統內設置了上下行免調度、前置導頻以及迷你幀結構等機制，實現了對空口數據傳輸時延問題的有效控制，且數據傳輸與反饋也得到了高質量管控，可在一個時隙內完成，能夠實現對重傳、反饋時間的有效壓縮。

（三）應用優化技術

為妥善改善無人機應用或控制數據傳輸時延問題，保證無人機應用智能化水平，可通過對5GMEC技術的運用，在網絡邊緣實施無人機應用服務器設置。確保在服務器支持下，可實現對無人機各項數據的智能化運用，進而達到有效降低業務延遲時間，保證無人機應用體驗效果的目標。

三、無人機偵察系統

就軍事角度而言，無人機設備可反復進行使用，能夠為集群作戰、扁平指揮提供可靠技術方面保證，為戰場情況分析與判斷提供精準信息支持。與有人駕駛飛機相比，無人機并不需要有人駕駛，可以在超低溫、超高溫等惡劣環境中駕駛，并沒有過載方面的限制，可以承受較大震動以及沖擊力，擁有良好的生命力以及隱蔽性，不懼傷亡，整體操作較為簡單、靈活，可有效避免飛行員傷亡問題，會在現代戰爭中發揮出更大的作用。在軍事領域，無人機主要用于敵情偵察、重型武器火力制導以及電子打擊對坑等領域，作用較為突出，對提升我軍軍事實力有著極為積極的影響。

無人機偵察系統主要由搭載框架、視頻采集模塊以及視頻編碼器三部分所組成。其中搭載框架主要包括電池、機械部件以及飛控系統等幾部分內容，會為設備提供平穩空中平臺，保障無人機飛行靈活性。而視頻采集模塊包括紅外成像、白光成像兩種設備，通過對圖像傳感器的運用，可將設備所采集的景物轉換為電信號，并會通過A/ D轉換變成數字圖像信號，數字信號會被傳輸到數字信號處理芯片之中實施加工。無人機使用鏡頭分辨率可以達到1200萬像素，可滿足運動拍攝以及高清拍攝實際需要。視頻編碼器會在數據鏈設備以及機載通信設備支持下，完成圖像傳輸等任務，具有抗干擾能力強以及圖像傳輸延時低等優勢，是無線傳輸關鍵所在，在5G技術支持下，5G信號會與服務器有效聯合在一起，能夠按照一定比例打包視頻圖像，完成圖像到云端的傳輸。

四、5G技術在軍用無人機的應用優勢

5G通信有著明顯的低功耗、高速率、低時延特征，應用可靠程度較高。通過對技術的合理運用，可達到快速完成空中以及空地信息數據傳輸目標，能夠在提升無人機自主性的同時，成功推動裝備智能化發展，可實現對無人機應用場景的切實拓展，能夠對未來戰爭技術發展形成有效推動。

達到多樣化業務需求，保證無人機通信性能。無人機空中信息通信網絡三維性質較為明顯，網絡節點會在三維空間中高速進行移動，會引發拓撲頻繁發生改變。鑒于此，實施空中通信網絡通信協議建設時，應保證移動性建模靈活度，并要做好三維空間內網絡節點精準覆蓋問題處理。5G網絡大規模多入多出技術，可在基站多天線陣列的作用下，運用同一頻率、時間資源，滿足空間中分離多位用戶的具體要求。在技術支持下信號覆蓋垂直維度得到了有效延伸，空間自由度更加理想，可達到信號立體覆蓋要求，與無人機通信網絡三維性質保持一致，以便在3D波束賦形作用下，精準對空中通信網絡節點展開定位。同時信號傳輸路徑豐富度也得到了有效拓展，為無人機通信可靠性奠定了扎實基礎。

軍用無人機運用場景較為豐富，集群協作、戰場救援搜索以及追蹤監測等任務開展，均需要具備一定的傳輸效率與傳輸真實性、可靠性。傳統數據傳輸技術應用效果并不理想，沒有得到實時傳輸高頻視頻需求，但以5G技術依托展開的數據傳導，可輕松滿足各種任務要求。同時，5G網絡切片技術的運用，可實現對現有網絡資源的科學劃分，能夠按照業務需求以及特定功能等，對資源展開重組，形成不同邏輯網絡切片。這些切片并不會相互干涉，會按照用戶需要提供特定網絡特性與能力。因為無人機在不同場景中實施應用時，時延以及帶寬等要求并不相同，所以可借助網絡切片優勢，將其所具有的靈活應變能力充分發揮出來，確保網絡切片可以更加符合具體業務要求，能夠達到各種業務差異化應用需要，進而實現控制成本、優化網絡的目標，確保資源利用率可以得到切實提升。

五、結束語

因為受到研發、發展方面限制，5G技術在軍用無人機中的應用還存在著較大的進步空間，需要對其展開持續性研究與強化，應通過全面合作以及持續性投入等手段，突破各項技術瓶頸，進而將技術更好地運用到軍用無人機之中，實現理想化無人機應用模式，從而為我國軍事力量提升以及發展做出更多貢獻，達到預期設備運用目標。由于5G技術應用所涉及內容較廣，在此無法一一對其展開詳細闡述，所以只希望本文所述可以為我國軍用無人機發展提供一些理論方面支持。

作者單位：武警工程大學軍事基礎教育學院